Как же быть?

Решение. Имеем физическое противоречие: полигонов должно быть много, чтобы испытывать машины в разных условиях, и мало (один), чтобы сократить затраты.

Г.С. Альтшуллер утверждает, что за 10 лет работы семинара по теории решения изобретательских задач не было ни одного случая, чтобы эту задачу правильно решили до обучения. Со своей стороны, мы в качестве эксперимента предлагали её самым различным категориям учащихся – результат тот же. Но стоит эту задачу повторить при изучении правила достройки веполя, и не было случая, чтобы кто-либо тут же не предложил правильный ответ.

Вепольная схема данной задачи такая же, как у предыдущей задачи 4.5. Решение состоит в том, что в почву В1 вводят железные опилки В2 и управление её свойствами осуществляют регулированием напряжённости электромагнитного поля П.

Вот ещё несколько примеров достройки веполя путём введения ферромагнетика и магнитного поля.

Для транспортирования немагнитных деталей с помощью грузоподъемного электромагнита их предварительно засыпают ферромагнитным порошком.

При укладке дренажных труб в траншее с уплотнением стыков труб фильтрующим материалом поверхность труб и фильтрующий материал предложено покрыть слоем ферромагнетика и намагнитить.

Для определения степени затвердевания или размягчения полимера предлагается ввести в него ферромагнитный порошок и измерять его магнитную проницаемость.

Очищать проволоку от окалины можно, пропуская её через ферромагнитный порошок.

Для распыления полимерного расплава нужно ввести в него частицы ферромагнетика и пропустить расплав через знакопеременное магнитное поле.

Для изгибания немагнитных труб магнитным полем их наполняют ферромагнитным порошком.

Щит опалубки в виде гибкого баллона заполняют ферромагнитным материалом, твердеющим в магнитном поле.

Мишень для стрельбы из лука в виде кольцевого электромагнита, заполненного сыпучим ферромагнитным материалом, позволяет использовать её вечно.

Задача 4.7. – Что за сталь у этих деталей? – сокрушается токарь. – Не успеешь начать обрабатывать, смотришь, а у резца опять выкрошилась кромка. Уже замучился перетачивать, а обработке и конца не видно!

– А что если взять…? – сказал мастер.

Что же он предложил?

Решение. Есть два вещества: обрабатываемая деталь В1 и режущий инструмент В2. Материал детали должен быть твёрдым, чтобы обеспечить её работоспособность, и мягким, чтобы облегчить обработку. Требуется ввести такое поле П, которое бы облегчило обработку, уменьшив силу резания. Таким полем может быть тепловое поле. Для облегчения обработки деталь предварительно подогревают, например, с помощью плазменной горелки.

Задача 4.8. – Что, мужики, загораем? – обращается шофёр подъехавшего КамАЗа к группе водителей большегрузных автомобилей, выстроившихся вдоль обочины.

- Куда же денешься – шины нагреваются, вот-вот резина загорится, - невесело ответил один из водителей. - Неужели ничего нельзя придумать?

Решение. На шину В1 вредно действует тепловое поле П. Если налить в неё воды В2, то при нагреве она закипит и отнимет тепло у резины.

Задача 4.9. После сварки агрегата холодильника надо проверить, нет ли в нём течи, не вытекает ли сквозь неплотности и отверстия рабочая жидкость. Сделать это трудно: агрегат погружают в ванну с водой, поворачивают и внимательно осматривают, не появились ли где пузырьки воздуха. При этом приходится тщательно осматривать каждый участок агрегата, а на это требуется много времени.

Как ускорить процесс контроля, одновременно повысив его надёжность?

Решение. Вепольная схема здесь такая же, как и в предыдущих задачах. Имеем вещество В1 – жидкость, которую надо обнаружить, введя дополнительно второе вещество В2 и поле П. Что можно ввести в жидкость? Введение ферромагнетика ничего не дает. А вот если в неё ввести небольшое количество люминофора, то при освещении агрегата ультрафиолетовым светом даже самая маленькая просочившаяся капелька будет светиться ярко-голубым цветом.

Вот ещё несколько примеров применения приёма ВАД1.

Для контроля состояния трубопровода, проложенного в тундре в промерзающем болотном грунте, предложено заполнять проверяемый участок трубопровода водой под давлением с добавлением яркой жёлто-зелёной флуоресцирующей краски, после чего трассу осматривают с самолета; зона дефекта заметна по специфической окраске земли или воды (есть трубопровод В1, добавляем краску В2, которая создаёт видимое поле П).

Когда Огюст Пикар построил батискаф для изучения глубинных слоёв океана, возникла проблема: как осуществлять его погружение и последующее всплытие. Пикар решил применить в качестве балласта стальную дробь, разместив её снаружи корпуса. Дробь закреплена на корпусе с помощью электромагнита. При необходимости всплытия магнит отключают.

Представляет интерес способ деаэрации (отделения от газа) порошкообразных веществ с использованием центробежной силы (есть порошок В1 и газ В2, добавлено механическое поле П).

Для очистки электролита от продуктов анодного растворения при электрохимической обработке электролит пропускают через электростатическое поле.

Для срезания с дерева крупных сучьев после его спиливания предложено установить на пути падающего дерева ножи (есть дерево В1 и гравитационное поле П, добавлены ножи В2).

Для изготовления пористых огнеупоров с направленным расположением пор применяют заложенные в них выгорающие шёлковые нити.

Чтобы избежать операции шлифования при получении искусственного мрамора из смеси цемента и мраморной крошки, смесь выливают на стекло. Получается идеально гладкая поверхность.

Экипаж дирижабля «Италия», потерпевшего аварию на пути к Северному полюсу весной 1928 года, был спасён благодаря находчивости механика, который сделал зеркальце из шоколадной фольги и сумел послать солнечный зайчик пилоту поискового самолёта.

Приём ВАД2 «Ограниченные добавки». Если при решении задач типа ВАД1 введение добавок в объект запрещено, то используют один из следующих обходных путей:

1) вместо внутренней добавки вводят наружную;

2) вводят в очень малых дозах особо активную добавку;

3) добавку вводят на короткое время;

4) добавку вводят в виде химического соединения, из которого она потом выделяется.

Задача 4.10. – Мы выпускаем овощные консервы в стеклянных банках, – поясняет начальник цеха пищекомбината. – Видите, сейчас по конвейеру движутся банки с маринованными огурцами. Вот конвейерная лента опускается в ванну с водой, где проверяется герметичность тары. Недопустимы даже мельчайшие неплотности. В течение всей смены работницы внимательно следят, не появится ли на какой-либо из банок пузырёк воздуха. Они устают от напряжения, бывают просмотры. А это явный брак.

Как повысить производительность и надёжность контроля, одновременно облегчив труд работниц? Казалось, можно было бы решить эту задачу по аналогии с задачей 4.9 о проверке холодильных агрегатов. Но здесь другая ситуация, добавлять люминофор в овощи нельзя.

Как быть?

Решение. Предлагается воспользоваться вариантом 1 приёма ВАД2 и ввести люминофор не в банку, а в воду. Теперь если мельчайшая её капелька проникает в банку, она при ультрафиолетовом освещении будет светиться ярко-голубым светом.

Для измерения толщины стенки полого керамического сосуда В1 предложено заливать в сосуд жидкость В2 с высокой электропроводностью и замерять электрическое сопротивление П, подводя один электрод к жидкости, другой – к стенке сосуда снаружи.

Задача 4.11. Алмазные зёрна, применяемые для изготовления шлифовальных кругов, имеют форму вытянутого эллипсоида. При изготовлении круга желательно расположить зёрна по его радиусу, тогда они будут легче внедряться в обрабатываемый материал. Только вот как заставить их «выстроиться»?

Решение. Если бы можно было ввести в алмазные зёрна ферромагнетик, появилась бы возможность управлять ими с помощью магнитного поля. Но как это сделать? Для этого также применяют вариант 1 приема ВАД2: подвергают алмазные зёрна металлизации, напыляя на них тонкий слой ферромагнетика, например, никеля. Кстати, металлизация упрочняет зерна, «залечивая» имеющиеся в них микротрещины, а кроме того, способствует более прочному соединению зёрен со связкой шлифовального круга. При работе металлическое покрытие на выступающей из связки части зерна моментально стирается и не мешает резанию. Видим, что использован также вариант 3 приёма ВАД2 – добавка введена на короткое время.

Задача 4.12. Известны так называемые поверхностно-активные вещества (ПАВ). При попадании на поверхность металла они ослабляют взаимное притяжение молекул друг к другу, вследствие чего его прочность резко уменьшается.

– Хорошо бы применить ПАВ при обработке жаропрочных деталей, – заметил как-то один из технологов. – А то замучились отправлять свёрла на переточку.

– Нельзя, – возразил ему начальник цеха, – они ядовиты, и при длительном контакте с ними на коже могут возникнуть ожоги. К тому же высокая концентрация ПАВ в воздухе может привести к отравлению.

Как быть?

Решение. Одним из таких веществ является триэтаноламин – сильно ядовитая жидкость. Но, оказывается, в очень малых концентрациях (менее 0,1%) она для кожи безвредна и, тем не менее, сохраняет свои поверхностно-активные свойства. Триэтаноламин добавляют в смазывающе-охлаждающую жидкость (СОЖ), которой поливают зону обработки. Тут применён вариант 2 приема ВАД2.

Задача 4.13. Из стального листа нужно штамповкой изготовить деталь. Для этого её требуется нагреть до 1200^о, например, пропуская электрический ток. Но уже при температуре выше 800^о поверхность заготовки интенсивно окисляется, приводя лист в негодность.

– Получается как в сказке, – заметил технолог. – Налево пойдёшь – плохо, направо – еще хуже. Заготовку нужно нагревать до 1200^о, иначе её не обработаешь, и в то же время не нагревать её выше 800^о, чтобы не испортить поверхность листа.

Что же предложить?

Решение. Воспользуемся вариантом 3 приема ВАД2. Перед нагревом окунём заготовку в расплавленное стекло. При нагреве оно будет надежно защищать её от контакта с атмосферой, и окисления не произойдет. При штамповке стеклянная корка сразу же разрушается.

Задача 4.14. При сборке агрегата требуется обеспечить ориентацию втулок из немагнитного материала. Если бы они были изготовлены из ферромагнетика, например из стали, то для ориентации можно было бы использовать магнитное поле.

А как быть в данном случае?

Решение. Предлагается ввести в отверстия втулок стальные стержни, которые после ориентации удалить.

Задача 4.15. В технике применяется так называемая металлоплакирующая смазка – масло с добавленным в него металлическим порошком. В процессе работы частицы металла оседают на трущиеся поверхности и защищают их от износа. Чем меньше зазор между поверхностями, тем мельче должен быть порошок. Но мелкий порошок трудно, а то и невозможно получить.

Идеальное решение задачи: порошок предельно измельчён до отдельных атомов. Механическим путём это сделать невозможно. Но на помощь приходит вариант 4 приёма ВАД2. Ясно, что молекулы вещества В2, которое надо ввести, должны содержать атомы металла. Чтобы раствориться в масле, это должно быть органическое вещество. Наконец, нужно, чтобы при работе из В2 выделялся чистый металл. Для этого на В2 надо воздействовать полем. Каким? Готовое поле – возникающее при трении тепло. Следовательно, в качестве В2 нужно взять металлоорганическое соединение, разлагающееся при нагревании. Полистав химический справочник, без труда находим его, например, соль кадмиевой кислоты.

Задача 4.16. Полимеры стареют. Процесс этот напоминает ржавление металла, потому что виновник его – тот же кислород, разрушающий молекулы полимеров. Для защиты от него нужно при «варке» полимера добавить тонко измельчённое железо. Атомы его перехватят кислород и защитят полимер. Но чем тоньше измельчить железо, тем активнее оно будет соединяться с кислородом воздуха и, окислившись, потеряет свои защитные свойства.

– Придётся работать в среде инертного газа, – сказал химик, приглашённый для консультации.

– Сложно и неудобно, – возразил заводской инженер. – Нам бы что-нибудь попроще.

Что же можно здесь предложить?

Решение. Задача похожа на предыдущую. В качестве вещества В2 необходимо ввести в В1 соединение железа, которое разлагается в горячем полимере.

Вот ещё несколько решений на основе применения приёма ВАД2.

При обработке резанием в СОЖ вводят перекись водорода; при её разложении будет выделяться высокоактивный атомарный кислород, который образует на поверхности режущего инструмента защитную плёнку, уменьшая её износ.

Антифрикционные свойства деревянных подшипников скольжения существенно улучшаются, если пропитать их медью. Но даже самый мелкий порошок меди не загнать в дерево. Белорусские изобретатели пропитывают дерево раствором муравьинокислой меди, из которого при нагреве выделяется медь, заполняющая поры дерева.

Для той же цели в контакт между трущимися деревянными деталями можно ввести аммиак. Древесину предварительно пропитывают солями аммиака, разлагающимися при температуре трения, например (NH₄)₂ CO₃.

Приём ВАД3 «Максимальный режим». Если невозможно обеспечить оптимальный режим действия, используют максимальный режим, убирая затем избыток поля веществом, а избыток вещества – полем.

П  В1  П  В1  В2

Здесь  - избыточное действие

Рассмотрим задачу 2.1 о запаивании ампул с лекарством, которую мы уже решали методом разделения противоречий, с позиций вепольного анализа.

Имеем ампулу В1 и пламя П. Оптимальный режим нагрева, обеспечивающий герметичную запайку и сохранность лекарства, подобрать не удается. Согласно рекомендациям ВАД3 включаем максимальное пламя, а избыток его убираем. Чем? Конечно, водой, т.е. ставим ампулы В1 в воду В2 и нагреваем только их носики.

Задача 4.17. Предприятие выпускает приборы в цилиндрических пластмассовых корпусах. Готовую продукцию надо покрыть тонким слоем специальной защитной краски. Использовать электростатический способ окраски по ряду причин невозможно. Её осуществляют распылителями, причём на каждый цилиндр уходит 15-20 с.

Повысить скорость окраски нетрудно: если пустить распылитель на полную мощность, цилиндр покроется краской за доли секунды. Но при этом будет практически невозможно получить тонкое и ровное покрытие. Лишнее мгновение – и слой краски будет слишком толстым, образуются подтёки. И наоборот: чуть меньше, чем надо, и где-то останутся незакрашенные места. Краскораспылители – приборы грубоватые и капризные, регулировать их трудно. Поэтому приходится вести окраску медленно, чтобы обеспечить требуемое качество окраски.

Как быть?

Решение. Применим максимальный режим – окунаем цилиндры В1 в краску В2. Теперь нужно убрать избыток В2 полем П. Электромагнитное поле не подходит, поскольку краска немагнитная. Тепловое поле не обеспечит удаление подтёков, а гравитационного поля недостаточно. Приемлемое решение – центробежная сила. Толщину слоя краски регулируют, изменяя частоту вращения цилиндра.

Задача 4.18. Если при изготовлении бетона добавить в него алюминиевую пудру, то в результате её взаимодействия с водой выделяются пузырьки водорода. Они вспенят, вспучат бетонную массу – получится пенобетон, отличный теплоизоляционный материал. К сожалению, процессом изготовления его очень трудно управлять. Высота вспучивания зависит от множества факторов: точности дозировки составляющих, температуры бетона и воздуха, колебаний атмосферного давления, вида цемента и т.д. В огромном цехе, заставленном ваннами – формами, приходится поддерживать постоянную температуру, избегая сквозняков, сотрясений. И всё равно в разных формах пенобетон поднимается на разную высоту: иногда останавливается где-то на середине формы, иногда неудержимо ползёт через края, как каша у одного из героев рассказа Николая Носова.

Решение. Ответ очевиден: нужно добавлять в бетон В1 алюминиевую пудру В2 в избытке, а для остановки массы на точно заданном уровне использовать гравитационное поле. Скажем, накрыв форму готовой плитой.

Это интересно:

В одном фантастическом рассказе герой всю жизнь изобретал твёрдую воду, которая имела бы вид порошка и плавилась при высокой температуре. Изобретатель попал в сумасшедший дом.

Рассказ был опубликован в 1964 году. А через три года изобрели такую воду, состоящую из 90% воды и 10% кремниевой кислоты. Сейчас изобретатели стараются уменьшить содержание в твёрдой воде кислоты.